配置MM32微控制器引脚复用功能

配置MM32微控制器引脚复用功能

Introduction

使用过NXP（FSL）微控制器的开发者在配置引脚复用功能，仅在PORT模块中，对应引脚的的PCR寄存器的MUX字段中选定该引脚的复用功能即可。但笔者最近在使用MM32微控制器（MM32F3270）过程中，在配置引脚复用功能上遇到了一些麻烦。MM32微控制器在用户接口的设计上，走的是近似ST的风格，相对于NXP将GPIO（一个通用的控制GPIO的外设）和PORT（同具体芯片相关的复用功能）两个模块分开，分别用于管理仅作为数字IO信号的输入输出，和端口的电气特性，MM32的GPIO外设混合了GPIO和PORT的功能，并把PORT中的引脚异步中断的功能，又分散到了EXTI模块和SYSCFG模块（SYSCFG_EXTICRn）中。

本文整理如何在MM32微控制器上配置引脚复用功能。

现在看来，后续还需要专门整理一下如何使用MM32的引脚中断，要混合GPIO、EXTI、SYSCFG等三个模块才能把引脚中断配起来。

Algorithm

配置MM32的引脚复用功能，需要同时配置GPIO模块的电气特性相关寄存器（CR）和复用功能选择寄存器（AFR），句柄这两个部分的设定需要按照特定搭配起来，才能正常工作。

GPIOx_CR寄存器

这里的x指代A、B、… 、H，每个端口都有。CR寄存器分为高8位（CRH）和低8位（CRL），总共对应一个端口的16个引脚。CRH和CRL合起来的64个bit位，每4个bit对应一个引脚，但在手册中，将这4个bit分成了两个区域（CNFn和MODEn）进行描述。

本文换一种更清爽的描述方式：

MODE	Description
0b0000	模拟输入模式（Analog Input）
0b0100	浮空输入模式（Floating Input），可用于模拟信号，也可以用于数字信号
0b1000	数字上拉/下拉输入模式（需要写入ODR寄存器向端口输出电平以选择上拉或者下拉）（Pull-Up or Pull-Down）
0b1100	未使用
0b0001	数字推挽输出模式（Digital Push-Pull Output）
0b0101	数字开漏输出模式（Digital Open-Drain Output）
0b1001	复用功能推挽输出模式（Mux Push-Pull Output）
0b1101	复用功能开漏输出模式（Mux Open-Drain Output）

当选定“数字上拉/下拉输入模式”时，至于是上拉，还是下拉，根据手册上的描述，需要用户通过ODR寄存器向输出端口上写个电平控制信号。GPIO_ODR寄存器是当指定GPIO引脚为GPIO输出时，控制输出引脚的电平。看样子，这里的上下拉配置，实际上是要用GPIO模块自己的输出电路（虽然软件上未使能）拉动自己的输入信号。这让我想起了多年前51单片机端口电路的用法，51单片机的P0上所有的引脚都是开漏的，本身并没有输入输出的配置，并且需要外部上拉电路，默认是输出功能，但当需要使用输入功能时，必须先向引脚写1，然后才能读数，也是用自己的输出电路给自己的输入做了个上拉。

GPIOx_AFR寄存器

GPIOx_AFR寄存器也为高8位（AFRH）和低8位（AFRL），总共64个bit位，每4位对应一个引脚。每个引脚可以配置成16个复用功能中的一个。其中可选的复用功能，就要在datasheet文档中的引脚复用功能表格查阅了。

这里要注意：

• 如果要使用GPIO功能，必须将对应引脚的AFRn写成0xF，哪怕GPIOx_CR寄存器中配置该引脚是数字输入输出模式也不行，下一节会专门讲这种映射关系的约束情况。
• 并不是所有引脚的AFRn的默认值都是0xF。例如JTAG（还包含SWD未使用的引脚）、BOOT0和ISP相关功能引脚，上电后的默认值都是对应的功能引脚。因此建议哪怕是使用GPIO功能，也例行将其对应的AFRn值指定为0xF。

GPIOx_CR & GPIOx_AFR寄存器

前文提到，对于某一个引脚，只有其CR[MODE]和AFR[AFRn]按照某种特定的配置组合，才能起作用。

关于这些特定的配置组合，千万注意，不能主观从字面上想当然地认为在AFR[AFRn]中选定为复用功能，复用功能的信号就能正常工作了。必须要明确是复用输出功能模式和输入模式：

• 对复用功能的输出信号，需指定复用推挽输出模式
• 对复用功能的输入信号，需指定浮动输入模式。注意，这个浮空输入模式，不仅在复用功能时用到，在GPIO功能时也会用到。
• 对复用功能的输入信号，也可指定为数字上拉/下拉输入模式。这个模式本应该仅支持GPIO功能。

实际上，这也是迷惑我多次并严重影响开发效率的问题点。这种映射关系不具备通用性，仅能通过具体特例展现出来。

TIM

TIM引脚	TIM功能（AFR[AFRn]	引脚电气特性（CR[MODE]）
TIM_CHn	输入捕获通道n	浮空输入模式
TIM_CHn	输出比较通道n	复用推挽输出模式
TIM_CHnN	互补输出比较通道n	复用推挽输出模式
TIM_BKIN	刹车输入	浮空输入模式
TIM_ETR	外部时钟输入	浮空输入模式

UART

UART引脚	UART功能（AFR[AFRn]）	引脚电气特性（CR[MODE]）
UART_TX	串行发送	复用推挽输出模式
UART_RX	串行接收	浮空输入模式（或数字上拉输入模式）
UART_RTS	硬件流控	复用推挽输出模式
UART_CTS	硬件流控	浮空输入模式（或数字上拉输入模式）

SPI_MASTER

SPI引脚	SPI功能（AFR[AFRn]）